吸附势理论在煤层气吸附解吸研究中的应用

以晋城无烟煤为研究对象,进行了30℃时煤对甲烷和氮气的吸附解吸试验。基于吸附特性曲线的唯一性特点,根据30℃甲烷的吸附解吸数据,以吸附势理论为依据,预测了50℃时甲烷的等温吸附曲线,结果表明预测曲线与实测曲线吻合良好,其预测值平均绝对误差为0.5 cm3/g,平均相对误差为3.12%。同时依据30℃时氮气和甲烷的吸附特性曲线,发现氮气和甲烷的吸附势对应压力在0.61 MPa时存在交点,表明压力低于0.61 MPa时氮气的吸附势高于甲烷的吸附势,此时注入氮气对提高煤层气的增产具有促进作用,这为煤储层在N2-ECBM(注氮增产法)过程中确定氮气的注气压力范围提供了初步的理论依据。     

我国煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用现状及对其发展的思考

在简述煤层气(煤矿瓦斯)抽采的发展历程基础上,总结了各发展阶段取得的成果及其特点,分析了制约煤层气(煤矿瓦斯)抽采发展的主要问题并提出解决建议,既要坚定信念,脚踏实地,又不能急功近利,要时刻保持清醒认识,以促进煤矿安全生产为抽采最终目标;坚持走"采煤采气一体化"发展之路;只有理论与技术创新才能突破煤层气(煤矿瓦斯)抽采发展的瓶颈,才能真正实现煤矿安全、环境保护和资源高效利用三重效益。     

煤炭采空区下伏煤层气资源潜力及抽采效果——以山西省晋城西部矿区为例

煤炭采空区以往煤层气抽采主要针对采空区上覆煤层,下伏丰富煤层气资源长期未能得到有效开发,同时也给下伏煤层的煤炭开采造成了安全隐患。为了进一步提高煤炭采空区煤层气的利用效率,利用“上三带”理论、底板破坏带深度计算公式、稳压区开采计算模型及FLAC3D软件模拟等方法,确定了晋城西部矿区（以下简称晋城西区）3号煤层采空区下伏地层卸压范围,研究了下伏煤层气赋存状态并建立了资源量估算方法,分析了过采空区煤层气抽采效果和经济效益。研究结果表明：(1)晋城西区采空区卸压范围可达山西组3号煤层底板以下143 m,覆盖太原组9号煤层和15号煤层;(2)下伏煤层气游离态和吸附态并存,其中游离气资源量占比普遍大于50%;(3)根据见气时间长短将过采空区煤层气井产气潜力分成3类,分别占跟踪研究井总数的60%、28%和12%,平均套压分别为0.43 MPa、0.32 MPa和0.29 MPa,单井日均产气量依次为2 570 m3、3 324 m3和1 496 m3,最高日抽采量分别达到11040m3、9 643 m3和4 800 m3;(4)与研究区常规煤层气井相比,前两类井产气效果显著较好,第3类井大致相当;...     

煤层气井油管产水产气工艺排采开发与实践

目前煤层气井一般采用油管排水,环空产气的排采工艺,普遍存在井口漏气现象。煤层气井井口漏气不仅给正常生产带来安全隐患,造成气井供气量的普遍下降,而且对环境不利。如果能够对煤层气井泄漏气进行有效回收或封堵,不仅能够大大消除煤层气井场的安全隐患,增加煤层气井的单井供气量,还能积极响应国家环境保护号召,从而提高企业的生产质量和效益,因此防漏堵漏是煤层气生产过程中的一个重要课题。经过现场调研发现,煤层气井漏气现象主要发生在井口盘根盒和排水口两个部位,遇明火可以燃烧,单井漏气量多的可达80 m~3/d~200 m~3/d。为有效遏制煤层气井口气泄漏,提高气井产量,研究探索改变现有的常规排采工艺,尝试油管产水产气地面再对水气进行分离的排采工艺。     

煤层气地面井压裂-井下长钻孔抽采技术效果分析

针对单一地面井或井下钻孔抽采瓦斯效果不理想的问题,提出了在地面井煤层压裂增渗的同时,结合井下长钻孔部署的局部范围卸压增渗的方法,使煤层渗透性得到双重提高,进而取得较好的抽采效果。评价了人工裂缝监测技术对地面井煤层压裂的裂缝形态和有效半径,考察了试验区瓦斯含量、百米钻孔瓦斯流量、瓦斯抽采量及浓度等相关参数。结果表明:地面井压裂影响范围呈椭圆区间,长半轴一般为70~100 m,短半轴20~30 m;压裂影响区瓦斯抽采量及浓度明显提高,但随着时间的推移压裂效果逐渐降低。     

老厂矿区煤层气赋存条件与资源潜力分析

根据煤田勘探、煤层气勘探资料,对老厂矿区煤层气的赋存特征进行了系统论述。指出该区煤层含气量高,在5.06~38.74 m3/t之间,并具有北高南低、东高西低的展布趋势。这主要是受构造、埋深、煤层厚度和地下水动力条件的影响形成的。     

煤层气井地面压裂和井下长钻孔联合抽采技术研究

晋城矿区煤层含气量高、渗透率低,单一的地面或井下抽采效果不理想,为使煤矿安全开采,须结合井下长钻孔部署的局部范围卸压增渗的瓦斯预抽技术,使煤层渗透性得到成倍提高。采用微地震法及电位法等人工裂缝监测技术,对试验井压裂的裂缝形态和有效半径进行了评价,以试验区百米钻孔瓦斯流量、瓦斯浓度等相关参数作为考察对象,分析研究了地面压裂与井下长钻孔施工的时空衔接关系。研究结果表明:试验区地面井压裂影响范围呈椭圆区间,长半轴为120～150 m,短半轴为50～80 m,裂缝形态以水平裂缝为主;压裂影响区内百米钻孔瓦斯流量是压裂区外的1.33～17.50倍,瓦斯体积分数平均提高了35%;地面压裂与井下抽采衔接越紧密抽采效果越好,地面压裂施工后优先施工稳定性较好的煤层顶板钻孔,待压裂裂缝与煤体达到新的动态平衡后再施工顺煤层钻孔;综合考虑抽采效果及井下安全,压裂井井底与已掘巷道、已施工钻孔距离150～200 m为宜。     

造纸房煤矿煤层瓦斯地质规律及瓦斯含量预测

基于煤层瓦斯分布规律和瓦斯含量预测来指导矿井瓦斯预抽、制定合理的矿井生产作业制度和煤层气的开发。在分析造纸房井田地质构造特征的基础上,定性、定量地分析了影响矿井瓦斯赋存的地质因素,得出矿井瓦斯赋存规律,绘制出C7号煤层瓦斯地质图,得出了C7号煤层瓦斯含量沿煤层倾斜方向基本上是随着埋深的增加而增大,在矿区东南部埋深大于300 m时,瓦斯含量最大值为18 cm3/g。     

赵庄区块地下水特征对煤层气开发的影响分析

为查明赵庄区块地下水运移、补给特征及其对煤层气开发的影响,采用地质分析与试验测试相结合的手段,对该区块地下水运移规律和煤层气井3号煤排采水来源进行了深入分析与研究,同时,结合区块内煤层气井生产实际,进一步分析了地下水对煤层气井产能的影响。结果表明:赵庄区块存在一条显著的地下水分水岭,分水岭北部地下水由南西向北东方向径流,南侧地下水由北向南方向径流,煤层气井3号煤排采水补给源主要为其顶板山西组砂岩裂隙含水层,排采水主要类型为Na-HCO_3型。3号煤层顶板以上的基岩中,砂岩比例高的区域,煤层气井产水量大,排采难度高;泥岩比例高的区域,气井产水量低,产气潜力高。研究结果利于该区块煤层气井排采和开发方案的制定与调整。     

低压低渗煤层气多分支水平井开发关键技术研究——以沁水盆地郑庄区块15号煤层为例

沁水盆地太原组15号煤层总体低压低渗低饱和，煤储层相对较薄，地质条件复杂，煤层气井产量普遍偏低。以沁水盆地郑庄区块为研究对象，依据本区15号煤层LDP-22H多分支水平井的成功开发经验，全面论述低压低渗煤储层煤层气钻完井工艺、标志层判定、井眼轨迹控制等关键技术。结果表明：采用钻井-录井-测井一体化地质导向技术可以有效卡准目的煤层，同时实时修正钻头轨迹，煤层平均钻遇率在97%以上，极大地提升了煤层有效进尺。865 d的排采实践表明，LDP-22H多分支水平井日产气量突破15万m3，日产气量稳定在8万m3左右，全程累计产气量为2091.5469.3 万m3，实现了超高产和稳产，标志着多分支水平井在低压低渗煤储层煤层气高效开发上有较好的适用性。另一方面，多分支水平井要优化井位，加强水平井底部位排采能力，稳定压降速率，减小对煤储层渗透率敏感性伤害，提高排采的连续性，减少停泵和检修作业频次，保证产能的延续性。